基于多孔介质放电等离子体杀菌装置

技术领域

本发明涉及气体杀菌技术领域，特别涉及一种基于多孔介质放电等离子体杀菌装置。

背景技术

当前杀灭空气中细菌病原体的等离子手段有很多，但是受限于目前大气压只能较小范围内产生稳定的等离子体，大多数等离子体杀菌装置处理污染气体体量都很小，过去有许多研究者提出了使用等离子体杀灭空气细菌的方法，实际上这些等离子体只能在小范围内产生，无法处理大体积范围的空气。因此，过去的等离子体往往只能用于小范围的表面杀菌，过去介质阻挡放电空气入口与放电方向垂直，细菌沿直线直接穿过等离子体，作用时间极短，介质阻挡放电要求气隙不能太大，处理气量较小，电源等效电容太大，难以放电。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于多孔介质放电等离子体杀菌装置，该装置杀菌效果强、处理速度快、处理量大、产生臭氧少。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于多孔介质放电等离子体杀菌装置，包括：平板电极、电极引出线、多孔介质、绝缘外壳、进气口、出气口和脉冲电源；

所述平板电极保持间距平行设置，所述平板电极中间设置有所述多孔介质，所述平板电极与所述多孔介质紧密贴合；

所述绝缘外壳包裹所述平板电极和所述多孔介质，在所述绝缘外壳上留有所述进气孔和所述出气口，供带菌气体通过；

所述平板电极通过卡槽固定在所述绝缘外壳上；

所述电极引出线一端分别与所述平板电极相连，另一端分别与所述脉冲电源的两极相连；

所述进气口和所述出气口设置在所述平板电极两侧的所述绝缘外壳上，带菌气体从所述进气口进入，通过所述平板电极和所述多孔介质后从所述出气口排出，在带菌气体通过所述多孔介质时产生等离子体对带菌气体进行杀菌。

本发明实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置，通过在平板电极之间设置多孔介质，气体在多孔介质的孔隙中放电对气体进行杀菌，增大了空气流通的处理量，回环曲折的孔隙大大地提高的等离子体与细菌的作用时间，增加待处理气体的反应空间，提高气体处理量，灭菌效果更好。

另外，根据本发明上述实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述平板电极为导电金属泡沫电极。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多孔介质表面涂有催化剂。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：风机，用于通过所述进气口将带菌气体吹进所述等离子体杀菌装置。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过控制所述多孔介质的孔隙率来调节所述等离子体杀菌装置的处理速度和效果。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过控制所述多孔介质的厚度来调节所述等离子体杀菌装置的处理速度和效果。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多孔介质包括但不限于金属氧化物陶瓷。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述绝缘外壳材质包括但不限于ABS工程塑料、有机玻璃。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述平板电极为多片，多片平板电极保持间距平行设置，相邻平板电极中间设置所述多孔介质，所述多条电极引出线一端分别与所述多片平板电极相连，另一端通过汇流母线分别与所述脉冲电源的两极相连。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的立体图；

图2为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的正视图；

图3为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的侧视图；

图4为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的俯视图；

图5为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的示意图；

图6为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的多层装置正视图；

图7为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的多层装置侧视图；

图8为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的多层装置俯视图；

图9为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的多层装置立体图；

图10为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的多层装置总体示意图；

附图标记：1-平板电极、2-多孔介质、3-绝缘外壳、4-电极引出线、5-电极引出线、6-进气口、7-出气口、8-汇流母线、9-汇流母线、10-多层放电结构绝缘外壳、11-多层泡沫电极、12-多层多孔介质、13-进气口、14-出气口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置。

图1为根据本发明一个实施例的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置的立体图。

如图1所示，该基于多孔介质放电等离子体杀菌装置包括：平板电极1、电极引出线(4和5)、多孔介质2、绝缘外壳3、进气口6、出气口7和脉冲电源(图1未示出)。

根据图1-图5所示，平板电极保持间距平行设置，平板电极中间设置有多孔介质，平板电极与多孔介质紧密贴合；

绝缘外壳包裹平板电极和多孔介质，在绝缘外壳上留有进气孔和出气口，供带菌气体通过；

平板电极通过卡槽固定在绝缘外壳上；

电极引出线一端分别与平板电极相连，另一端分别与脉冲电源的两极相连；

进气口和出气口设置在平板电极两侧的绝缘外壳上，带菌气体从进气口进入，通过平板电极和多孔介质后从出气口排出，在带菌气体通过多孔介质时产生等离子体对空气进行杀菌。

在本发明的实施例中，平板电极为导电金属泡沫电极，当电极施加足够高电压，在带菌气体通过多孔介质时会产生等离子体，等离子体中的活性物质能够磨坏细胞结构、生物大分子等物质以杀死细菌病原体以进行气体杀菌。

金属平板电极有较高的强度一方面充当电极导电、另一方面起到固定的防护的作用。

可以理解的是，多孔介质设置在平板电极中间，本发明实施例中的多孔介质厚度可以超过10厘米，在介质内部充满了回环曲折的毫米级孔洞，处理空间增大的10倍以上，多孔介质的孔隙是产生等离子体的主要场所，也是等离子体与带菌气体的主要反应场所，在带菌气体通过多孔介质时，在介质孔隙中的等离子体能够更加高效的空气作用，达到更好的处理效果。

使用多孔介质使得放电能够均匀地产生在介质材料的孔洞中，当气流非直线流动经过充满等离子体孔洞时能得到充分地处理。

进一步地，通过控制多孔介质的孔隙率来调节等离子体杀菌装置的处理速度和效果。通过控制多孔介质的厚度来调节等离子体杀菌装置的处理速度和效果。

在本发明的一个实施例中，介质厚度可以为1cm-20cm，孔隙率可以为10ppi-50ppi。

进一步地，还可以对多孔介质材料进行调整，以产生不同参数的等离子体进行杀菌。多孔介质的材料包括但不限于金属氧化物陶瓷。

进一步地，还可以通过多孔介质表面涂敷催化剂等方式提高处理效果。

在本发明的一个实施例中，电极引出线一端分别与平板电极相连，另一端接脉冲电源的两极，即连接高压电源和接地。

本发明实施例所使用的脉冲电源为脉冲高压电源，其电源参数为：电压峰值20kV-50kV，频率100Hz-13.56MHz，脉宽100ns-10us。

在等离子体杀菌装置中，使用脉冲电源可以使得放电不转化为电弧。

在本发明的一个实施例中，通过绝缘外壳将平板电极和多孔介质包裹，在绝缘外壳上留有进气口和出气口，绝缘外壳材质包括但不限于ABS工程塑料和有机玻璃。

在绝缘外壳上设置有卡槽，平板电极通过卡槽固定在绝缘外壳上。

进一步地，在本发明的一个实施例中，进气口和出气口设置在平板电极两侧的绝缘外壳上，带菌气体在进气口垂直于平板电极进入，穿过平板电极和多孔介质后再从出气口排出，在带菌气体通过多孔介质时产生等离子体对空气进行杀菌，本实施例的装置能达到准消毒实验室20立方米消毒水平标准。

进一步地，可以将上述结构的等离子体杀菌装置叠加使用，如图6-图10所示，多层的等离子体杀菌装置包括多片平板电极、多块多孔介质和多条电极引出线，多片平板电极保持间距平行设置，相邻平板电极中间设置多孔介质，多条电极引出线一端分别与多片平板电极相连，另一端通过汇流母线分别与脉冲电源的两极相连。由此，等离子体杀菌装置更加高效的产生等离子体对气体进行杀菌。

可以理解的是，本发明实施例使用导电金属泡沫电极，也是多孔结构，类似于海绵，进气口设置在垂直于平板电极的方向，带菌气体通过空隙进入平板电极和多孔介质。

需要说明的是，平板电极的材料、进气口和出气口的位置可以根据实际需求进行调整，举例而言，平板电极可以为金属电极，进气口和出气口还可以设置在多孔介质的两侧，使带菌气体平行于平板电极进入多孔介质。

进一步地，还可以包括风机(图10中的17)，一般采用离心风机，风机设置在进气口处，通过气路将带菌气体吹入进气口，绝缘外壳充当气体流通的气道。

具体地，气体由风机17吸入，通过气路，然后鼓入进气口6，气体流动方向垂直于平板电极，穿过多孔介质。绝缘外壳3既是绝缘保护也是气道。绝缘外壳包裹住电极和多孔介质，只在进气口6和出气口7两个方向流通气体。

可以理解的是，过去介质阻挡放电空气入口与放电方向垂直，包含细菌的气流沿直线直接穿过等离子体，作用时间极短。介质阻挡放电要求气隙不能太大，处理气量较小，电源等效电容太大，难以放电本。发明的实施例将过的实心介质-空气-实心介质的结构改进为一块完整的多孔介质，将实心金属电极该进为能透气的泡沫电极结构。放电形式从原来的介质阻挡放电改变成沿面放电，气隙电场被多孔介质所扭曲和增强。使得结构在较正常放电电压低很多的情况下依然可以产生强烈的放电。使用脉冲电源能够保证放电不转化为电弧，让放电弥散在整个介质内部，与带菌的空气能够完全充分的混合。此结构能够在较低的电压下使长达数厘米厚的多孔介质依然保持良好的放电，这样既可以提高气体处理量，也可以减小等效电容。

如图5所示，为本发明实施例的等离子体杀菌装置的示意图，可以清楚地看出该装置的结构。

根据本发明实施例提出的基于多孔介质放电等离子体杀菌装置，通过在平板电极之间设置多孔介质，气体在多孔介质的孔隙中放电对气体进行杀菌，增大了空气流通的处理量，回环曲折的孔隙大大地提高的等离子体与细菌的作用时间，增加待处理气体的反应空间，提高气体处理量，灭菌效果更好。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。